Том 3 (1129748), страница 31
Текст из файла (страница 31)
У них есть несколькоотличий от фибриллярных коллагенов.1. Их трехцепочечная спиральная структура прерывается одним или двумя короткими неспиральными доменами, что придает им дополнительную гибкость.2. Они не разрезаются после секреции и поэтому сохраняют свои пропептиды.3.
Они не агрегируют с образованием фибрилл во внеклеточном пространстве,зато связываются через равные промежутки с поверхностью коллагеновыхфибрилл. Молекулы коллагена IX типа связываются с фибриллами, содержащими коллаген II типа в хрящах, а также в роговице и стекловидном телеглаза (рис. 19.68), а молекулы коллагена XII типа связываются с фибриллами,содержащими коллаген I типа в сухожилиях и многих других тканях.Считается, что коллагены, ассоциированные с фибриллами, участвуют во взаимодействии коллагеновых фибрилл друг с другом и с другими макромолекуламиматрикса, помогая выбрать способ организации фибрилл в матриксе.19.6.11. Клетки участвуют в организации секретируемыхими коллагеновых фибрилл, изменяя натяжение матриксаКлетки взаимодействуют с матриксом как химически, так и механически, причем, как свидетельствуют исследования на культурах клеток, подобное механическоевзаимодействие может играть огромную роль в устройстве соединительной ткани.Так, если поместить фибробласты в чашку Петри с ячеистым гелем, образованнымслучайно ориентированными коллагеновыми фибриллами, фибробласты натягиваютэту сеть, заставляя гель сильно уменьшаться в объеме.
Сходным образом группа19.6. Внеклеточный матрикс соединительных тканей животных 1823Рис. 19.68. Коллаген IX типа. а) Молекулы коллагена IX типа, образующие периодическуюструктуру на поверхности фибрилл, содержащих коллаген II типа. б) Электронная микрофотография фибриллы, содержащей коллагенII типа, покрытой молекулами коллагена IX типа.Использован метод кругового напыления. в) Отдельная молекула коллагена IX типа.
(б и в —из L. Vaughan et al., J. Cell Biol. 106: 991–997,1988. С разрешения издательства The RockfellerUniversity Press.)фибробластов окружает себя капсулой из плотно упакованных коллагеновых волокон, ориентированных тангенциально.Если два фрагмента эмбриональной ткани положить на коллагеновый гельна удалении друг от друга, то находящийся между ними коллаген преобразуется в плотный поясок ориентированных волокон, соединяющий эксплантаты(рис. 19.69).
Затем фибробласты мигрируют из эксплантатов по коллагеновымволокнам. Таким образом, фибробласты влияют на ориентацию коллагеновых волокон, а волокна, в свою очередь, влияют на распределение фибробластов.Возможно, что подобную роль фибробласты играют и в организации внеклеточного матрикса в организме. Сначала они синтезируют коллагеновые фибриллыи правильным образом их ориентируют, а затем поправляют сформированныйими матрикс, продвигаясь по нему и натягивая его. Это способствует образованиюсухожилий, связок и плотных слоев соединительной ткани, подстилающих и соединяющих друг с другом большинство органов.Рис.
19.69. Механическое воздействие клеток на матрикс.На этой микрофотографии показан участок между двумя фрагментами сердца куриного зародыша (в этой ткани столь жемного фибробластов, сколь и сердечно-мышечных клеток). Этифрагменты культивировались в течение 4 дней на подложкеиз коллагенового геля. Между эксплантатами образоваласьплотная полоска геля, вероятно, из-за того, что фибробластынатягивают коллаген.
(Из D. Stopak and A.K. Harris, Dev. Biol. 90:383–398, 1982. С разрешения издательства Academic Press.)1824Часть 5. Клетки в контексте их совокупности19.6.12. Эластин придает тканям упругостьМногие ткани позвоночных, например кожа, кровеносные сосуды и тканьлегких, должны быть не только прочными, но и эластичными. Обширная сетьэластических волокон внеклеточного матрикса придает этим тканям необходимуюим способность сжиматься после временного растяжения (рис. 19.70).
Эластическиеволокна могут растягиваться по крайней мере в пять раз сильнее, чем резиноваялента такого же поперечного сечения. Вплетенные в сеть эластических волокондлинные нерастяжимые коллагеновые фибриллы ограничивают растяжимость всейсети и тем самым предотвращают разрыв ткани.Основным компонентом эластических волокон является эластин — весьмагидрофобный белок (длиной порядка 750 аминокислотных остатков), который,подобно коллагену, необычайно богат пролином и глицином, но, в отличие от коллагена, не гликозилирован, содержит небольшое количество гидроксипролина и совсем не содержит гидроксилизина. Растворимый тропоэластин (предшественникэластина в биосинтезе) секретируется во внеклеточное пространство и собираетсяв эластические волокна вблизи плазматической мембраны, в основном в складкахклеточной поверхности. После секреции молекулы тропоэластина образуют множество поперечных сшивок друг с другом, создавая обширную сеть эластиновыхволокон и слоев.
Сшивки образуются между остатками лизина с помощью того жемеханизма, что и в коллагене.Белковая последовательность эластина состоит в основном из чередующихсякоротких сегментов двух типов: гидрофобные сегменты, придающие молекулеупругость, и богатые аланином и лизином α-спиральные сегменты, участвующиев образовании поперечных сшивок между соседними молекулами. Каждый сегменткодируется своим отдельным экзоном. До сих пор не совсем ясно, какую конформацию принимают молекулы эластина в эластическом волокне и как структураволокна соотносится с ее упругими свойствами. Предполагают, что часть полипептидной цепи эластина, подобно полимерной цепочке каучука, принимает свободнуюконформацию «случайного клубка» и что именно это обстоятельство позволяетРис. 19.70.
Эластические волокна. Здесь представлены микрофотографии, полученные при помощи сканирующего электронного микроскопа: (а) фрагмент аорты собаки при малом увеличении и (б) плотнаясеть продольно ориентированных эластических волокон во внешнем слое того же кровеносного сосуда,различимая при большом увеличении. Все остальные компоненты удалены воздействием ферментов и муравьиной кислоты. (Из K. S. Haas et al., Anat. Rec. 230: 86–96, 1991.
С разрешения издательства Wiley-Liss.)19.6. Внеклеточный матрикс соединительных тканей животных 1825молекулам, сшитым в единую эластическую сеть, растягиваться и возвращатьсяв исходное состояние подобно резиновой ленте (рис. 19.71).Рис. 19.71. Модель, объясняющая упругие свойства эластического волокна. Молекулы связаны другс другом ковалентными связями (показаны красным), образуя перекрестно-сшитую сеть. В этой моделикаждая молекула эластина в сети может растягиваться в длину и сокращаться, принимая конформациюслучайного клубка. Поэтому вся сеть способна растягиваться и возвращаться в исходное состояние подобно резиновой ленте.Эластин — преобладающий элемент внеклеточного матрикса стенок артерий;он составляет 50 % сухой массы самой большой артерии — аорты.
Мутации в генеэластина, вызывающие дефицит этого белка у мышей или человека, приводятк уменьшению просвета аорты и других артерий и избыточному делению гладкихмышечных клеток артериальной стенки. По-видимому, нормальная эластичностьартерии необходима для сдерживания пролиферации этих клеток.Эластические волокна состоят не только из эластина. Эластиновая сердцевина окружена чехлом из микрофибрилл, каждая из которых имеет диаметр около10 нм.
В развивающейся ткани микрофибриллы возникают раньше и, судя по всему,служат остовом для наращивания на нем эластина. Структуры из микрофибриллсами по себе эластичны и в некоторых случаях функционируют без эластина, например, они помогают удерживать хрусталик на его месте внутри глаза. В составмикрофибрилл входят несколько различных гликопротеинов, включая фибриллин, — большой и очень важный для подержания целостности эластическоговолокна гликопротеин, связывающийся с эластином.
Мутации в гене фибриллинаприводят к синдрому Марфана, довольно распространенному генетическому заболеванию человека. В самых тяжелых случаях есть риск разрыва аорты; другиечасто встречающиеся симптомы включают в себя смещение хрусталика и нарушения скелета и суставов. Больные этим заболеванием часто необычайно долговязы;не исключено, что от этой болезни страдал Авраам Линкольн.1826Часть 5.
Клетки в контексте их совокупности19.6.13. Фибронектин — внеклеточный белок, способствующийприкреплению клеток к матриксуВ состав внеклеточного матрикса входят несколько белков-неколлагенов,имеющих, как правило, мультидоменную структуру, причем каждый домен содержит специфический сайт связывания с другими макромолекулами матриксаи с рецепторами на поверхности клеток. Следовательно, эти белки способствуюткак организации матрикса, так и прикреплению к нему клеток. Кроме того, подобно протеогликанам, они направляют движение клеток в развивающихся тканях,формируя пути, вдоль которых могут мигрировать клетки, либо, наоборот, служапреградой на пути клеток в запрещенные области.Первым из этого класса белков охарактеризован фибронектин, большой гликопротеин, свойственный всем позвоночным и играющий большую роль во взаимодействияхклетки и матрикса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
